車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物主要成分淺析

王曉冬 朱佐剛 馬 馳

北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所

隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)的汽車保有量迅猛增加，汽車正迅速步入家庭，成為人們?nèi)粘３鲂械闹饕煌üぞ撸藗冊谲噧?nèi)停留的時間逐步增多。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)車內(nèi)停留的平均時間約為40min/天，北上廣深等大型城市的乘客及駕駛員在車內(nèi)停留時間相對較長，隨著人們停留在車內(nèi)的時間增加[1-2]。車內(nèi)空間比室內(nèi)空間更加狹小、封閉，空氣污染物達(dá)到一定濃度后會使人產(chǎn)生頭痛、頭暈、惡心、咳嗽等癥狀，影響人的心情和注意力，既危害人的健康，又容易引發(fā)交通安全事故[2-3]。Chan等的研究表明出租車內(nèi)的苯系物濃度明顯高于公交車和地鐵[4]。Marion等研究指出新車中的揮發(fā)性有機(jī)污染物濃度比舊車高4倍[5]。1997年英國ETA的綜述中指出，小汽車使用者所受到的污染程度比行人、騎自行車的人及公交車乘坐人員都要高[6]。近幾年，國內(nèi)因汽車車內(nèi)空氣污染物超標(biāo)致死的案例屢見不鮮[2]，汽車車內(nèi)空氣污染等問題也逐漸受到人們的重視。車內(nèi)空氣污染問題主要集中在車內(nèi)散發(fā)出來的揮發(fā)性有機(jī)物上，這里的揮發(fā)性有機(jī)物通常是指會產(chǎn)生危害的、化學(xué)性質(zhì)活波的一類揮發(fā)性有機(jī)物[7]。分析車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物主要成分對了解車內(nèi)空氣污染物現(xiàn)狀，追溯車內(nèi)空氣污染物來源，改進(jìn)車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，控制車內(nèi)空氣污染具有一定的指導(dǎo)意義。

本文根據(jù)HJ/T 400-2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》[8]，對59輛M1型車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行定性、定量分析，確定車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的主要成分，簡析其濃度關(guān)系，并以苯為代表性物質(zhì)對本次檢測車輛車內(nèi)空氣可能對人體健康造成的不良影響進(jìn)行健康風(fēng)險分析，為進(jìn)一步完善車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，控制車內(nèi)空氣污染提供一定的理論依據(jù)。

1 定性、定量分析

1.1 定性分析

本次檢測按照HJ/T 400-2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》，對檢測車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分進(jìn)行定性分析。定性分析結(jié)果表明，車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分種類繁雜，除均含有苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、苯乙烯、二甲苯、十一烷外，涉及各類烷烴、烯烴、酯類等物質(zhì)多達(dá)200余種。此200余種物質(zhì)中以烷烴占比最多，可達(dá)50%，其他各類物質(zhì)占比均低于15%，如圖1。

圖1 車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分占比情況

各個車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的成分也不盡相同，能夠在半數(shù)檢測車輛中同時檢出的物質(zhì)數(shù)僅占定性分析總物質(zhì)數(shù)的4%，而79%的物質(zhì)僅在10%的檢測車輛中有檢出，說明各個檢測車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分的種類差異較大。

檢出各物質(zhì)車輛數(shù)占總檢測車輛數(shù)比例的分布，如圖2。

圖2 檢出各物質(zhì)車輛數(shù)占總檢測車輛數(shù)比例的分布圖

1.2 定量分析

本次檢測按照HJ/T 400-2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》，對檢測車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物中苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、苯乙烯、二甲苯、十一烷7種物質(zhì)進(jìn)行定量分析。定量分析結(jié)果，見下表。

表 定量分析結(jié)果

定量分析結(jié)果表明，上述7種物質(zhì)成分中甲苯、二甲苯、十一烷的濃度占總揮發(fā)性有機(jī)物濃度的比例較高，如圖3。

各檢測車輛檢測出上述7種物質(zhì)成分的總濃度占總揮發(fā)性有機(jī)物濃度的比例均低于40%，總揮發(fā)性有機(jī)物濃度明顯高于上述7種物質(zhì)成分的總濃度。

圖3 各物質(zhì)成分濃度占總揮發(fā)性有機(jī)物濃度的比例分布圖

2 健康風(fēng)險分析

本次檢測定量分析的7種物質(zhì)中苯系物毒性較大，人長期接觸一定濃度的苯系物，可能會對人體健康產(chǎn)生一定的不良影響，其中苯是Ⅰ類致癌物，慢性低濃度苯（＜3.25mg/m3）接觸仍然會對造血系統(tǒng)產(chǎn)生影響[9]，根據(jù)聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）的建議，人體長期接觸0.13～0.23μg/m3的苯即存在百萬分之一的患癌風(fēng)險[10]，本文選擇苯作為代表性物質(zhì)，對本次檢測車輛車內(nèi)空氣可能對人體健康造成不良影響進(jìn)行健康風(fēng)險分析。因車內(nèi)空氣中苯以吸入暴露為主，本文選用美國國家環(huán)境保護(hù)署（EPA）吸入風(fēng)險評估模型進(jìn)行致癌風(fēng)險評估和非致癌風(fēng)險評估[11]。

2.1 暴露濃度估算

根據(jù)污染物暴露特征，暴露濃度按公式（1）進(jìn)行估算：

式中：

EC —暴露濃度，μg/m3；

CA —空氣污染物濃度，μg/m3；

ET —每天暴露時間，h/d；

EF —暴露頻率，d/年；

ED —暴露周期，年；

AT —一生平均時間，h。

致癌性風(fēng)險評估中AT=期望壽命×365×24h。因車內(nèi)空氣中苯的暴露特征類似于亞慢性暴露（30d至人期望壽命10%）或慢性暴露（人期望壽命10%以上），則非致癌性風(fēng)險評估中AT=ED×365×24h[11]。

假定駕駛員/乘客每天乘坐檢測車輛1h，每年乘坐250天，乘坐30年，根據(jù)相關(guān)報道，北京居民平均預(yù)期壽命約為80歲，車內(nèi)空氣中苯濃度按平均值0.017 mg/m3計取，則：

經(jīng)估算，致癌性風(fēng)險評估中EC約為0.18μg/m3。非致癌性風(fēng)險評估中EC約為0.49μg/m3。

2.2 風(fēng)險評估

2.2.1 致癌風(fēng)險分析

致癌性風(fēng)險評估按公式（2）進(jìn)行估算：

式中：

Risk —風(fēng)險；

IUR—吸入單元風(fēng)險，指連續(xù)暴露于空氣化學(xué)物1μg/m3所引起的超過一生癌癥危險度估算值的上限值，（μg/m3）-1。

苯的IUR=（2.2～7.8）×10-6（μg/m3）-1。

經(jīng)估算，Risk約為（0.4～1.4）×10-6。

根據(jù)美國EPA推薦的致癌風(fēng)險度，Risk大于1×l0-4為高致癌風(fēng)險，1×10-6～1×10-4為低致癌風(fēng)險，小于1×10-6為無致癌風(fēng)險[9]。假定條件下，檢測車輛車內(nèi)空氣中苯的致癌風(fēng)險處于低致癌風(fēng)險。

2.2.2 非致癌風(fēng)險分析

非致癌性風(fēng)險評估按公式（3）進(jìn)行估算：

式中：

HQ—危害系數(shù)；

RfC—吸入毒性參考值。苯的RfC為0.03mg/m3。經(jīng)估算，HQ約為0.016。

HQ以l為參考值，≥1為健康風(fēng)險較大，＜1為健康風(fēng)險較小[9]。假定條件下，檢測車輛車內(nèi)空氣中苯的非致癌風(fēng)險較小。

3 結(jié)論

（1）通過對59輛檢測車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分進(jìn)行定性分析，結(jié)果表明，車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分不盡相同，涉及物質(zhì)多達(dá)200余種，其中烷烴占比可達(dá)50%，其他各類物質(zhì)占比均低于15%；車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分差異較大。

（2）通過對59輛檢測車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明，車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物中苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、苯乙烯、二甲苯、十一烷7種物質(zhì)中甲苯、二甲苯、十一烷的濃度占總揮發(fā)性有機(jī)物濃度的比例較高，但各個檢測車輛檢測出上述7種物質(zhì)成分的總濃度占總揮發(fā)性有機(jī)物濃度的比例均低于40%，總揮發(fā)性有機(jī)物濃度明顯高于上述7種物質(zhì)成分的總濃度。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27630-2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》中僅規(guī)定有各單項物質(zhì)濃度限值，未對總揮發(fā)性有機(jī)物濃度進(jìn)行要求，考慮總揮發(fā)性有機(jī)物對人體健康影響，建議引入總揮發(fā)性有機(jī)物濃度限值。

（3）通過以苯作為代表性物質(zhì)，對本次檢測車輛車內(nèi)空氣可能對人體健康造成的不良影響進(jìn)行健康風(fēng)險分析可知，在假定條件下，檢測車輛車內(nèi)空氣中苯的致癌風(fēng)險處于低致癌風(fēng)險，非致癌風(fēng)險較小。

4 討論

本文根據(jù)HJ/T 400-2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》，對59輛M1型車輛車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行定性、定量分析，并以苯作為代表性物質(zhì)，對本次檢測車輛車內(nèi)空氣可能對人體健康造成的不良影響進(jìn)行健康風(fēng)險分析，本次檢測車型均為M1型且數(shù)量較少，具有一定的局限性，建議進(jìn)一步獲取更多車型、車輛的檢測數(shù)據(jù)加以分析，以獲得更為科學(xué)、全面、客觀地分析結(jié)果。

本次風(fēng)險分析中采用假定條件且設(shè)置較為寬泛，可能與實際接觸情況存在偏差，建議進(jìn)行評估條件調(diào)查，獲取大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，完善評估條件，增加評估的可靠性。

[1] 李蘭.乘用車內(nèi)空氣污染物特性研究[D].北京：北京理工大學(xué),2015

[2] 姚小勇,趙龍慶.不同車型車內(nèi)空氣質(zhì)量的調(diào)查及分析[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2016,44 (11)：10-13

[3] 馬昌媛,袁圓,張西良.車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀研制[J].電子測量技術(shù),2015,(4)：117-122

[4] L.Y.Chan, W.L.Lau, X.M.Wang, J.H.Tang. Preliminary Measurements of Aromatic VOCs in Public Transportation Modes in Guangzhou,China[J].Environment Internatinal,2003,29(4)：429-435

[5] Fedoruk MJ,Kerger BD.Measurement of Volatile Organic Compounds inside Automobiles[J].Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology,2003,13(1)：31-34

[6] 戴漣漪,鄧大躍,張皙,等.汽車內(nèi)空氣的污染與健康駕駛[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報-綜合版.2004,18(1)：60-65

[7] 鄭勇.淺析車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的來源及檢測[J].測試分析,2017,(2)：35-39

[8] 環(huán)境保護(hù)部.HJ/T 400-2007 車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采用測定方法[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2007

[9] 陸葉,黃簡抒,周元陵,等.上海市某石化企業(yè)苯接觸工人的職業(yè)危害風(fēng)險評估[J].中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志,2016,34(10)：746-749

[10] 徐立恒,張明,徐茜.家用車內(nèi)空氣苯系物污染狀況及健康風(fēng)險分析[J].中國計量學(xué)院學(xué)報,2010,21(1)：67-70

[11] 厲小燕.五種職業(yè)健康風(fēng)險評估方法的應(yīng)用研究[D].浙江：浙江大學(xué),2014